A TOTO VÍTE? Když do letadla narazí pták, může to být problém nejen pro ptáka

Otázka Co se stane, když do letadla narazí pták?

Stručná odpověď Pokud dojde ke srážce letadla s ptákem, je to pro opeřence téměř vždy fatální. Letadlo vyvázne většinou jen s poškozením potahu draku. Horší situace nastává, pokud se pták dostane do jednoho nebo více motorů. V takovém případě již může jít o život. Samostatnou kapitolou jsou potom srážky s jinými zvířaty.

Otázka by měla znít spíš opačně, protože ptáci jsou na obloze doma a my jsme se jim tam se svými letadly „vetřeli“.

Výsledky srážky letadla s ptáky nebo jinými zvířaty závisí velmi významně na rychlosti střetu, dále na poměru vzájemných hmotností letadla a zvířete, případně na jejich celkovém počtu, na hustotě těla a také na celkové konstrukci letadla. Následky mohou být různé. Pro zvířata jsou však zpravidla fatální. V lepším případě okamžitě, v horším se zraněný pták nebo zvíře stane kořistí jiných predátorů. Letadlo může vyváznout s drobným poškozením, ale následkem může být i nouzové přistání nebo zřícení stroje.

Co všechno se může stát

Ke srážkám s ptáky začalo docházet od okamžiku, kdy se člověk začal pohybovat pomocí strojů vyšší rychlostí, než je přirozené. První to postihlo vlaky, pokračovalo to přes automobily a skončilo u letadel a kosmických lodí. Zatímco u prvních dvou vyjmenovaných dopravních prostředků končí srážka většinou jen hmotnými škodami, u druhých dvou mohou být následkem desítky mrtvých. Příčinami, následky a možnostmi prevence se proto zabývají bezpečnostní instituce i výzkumné a vědecké ústavy a hledají vhodná opatření.

K prvnímu letu člověka došlo 17. prosince 1903, když Orville Wright poprvé vzlétl na letounu Flyer. K první doložené srážce s vlhovcem červenokřídlým došlo 7. září 1905 při letu stejného pilota nad kukuřičným polem u města Dayton v Ohiu. Orville Wright tuto mimořádnou událost zaznamenal do svého pilotního deníku. V roce 1911 byl Eugene Gilbert, budoucí stíhací eso Velké války, během závodu Paříž–Madrid nad Pyrenejemi napaden orlicí, bránící své teritorium. Jeho Blériot IX neměl při maximální rychlosti 75 km/h šanci útočícímu dravci uniknout, takže pilot musel ptáka odehnat varovnými výstřely z pistole.

Nebezpečí pro letadla nepředstavují jen ptáci. Když se Louis Blériot 25. července 1909 chystal na přelet La Manche, vběhl mu při zahřívání motoru do vrtule pes. O necelé tři roky později, 3. dubna 1912, se stal první obětí srážky s ptáky americký pilot Calbraith Perry Rodgers, muž, který jako první přeletěl území Spojených států od pobřeží k pobřeží. Během předváděcího letu nad Long Beach v Kalifornii vlétl na svém letounu Wright Model B do hejna ptáků. Letoun havaroval do moře a pilot pod troskami stroje zahynul.

Nejtěžší ztráty v důsledku srážky s ptáky si vyžádala nehoda letounu Lockheed L-188 Electra společnosti Eastern Airlines let 375, který 4. října 1960 krátce po vzletu vlétl do hejna špačků. Mrtvolky ptáků poškodily všechny čtyři turbovrtulové motory a letoun se zřítil do bostonského přístavu. Ze 72 lidí na palubě přežilo jen deset.

Obdobné riziko představují i mračna hmyzu, například kobylek nebo sarančat. V roce 1968 se Convair 580 North Central Airlines let 261 ve vzduchu srazil se soukromou Cessnou 150, protože piloti Convairu prolétli mrakem hmyzu a přes skla „olepená“ rozpláclou havětí neměli šanci malý letoun zpozorovat. Nehoda si vyžádala tři životy na palubě Cessny a těžké zranění prvního pilota.

Největší ztrátou USAF (US Air Force) v důsledku srážky s ptáky bylo zřícení letounu včasné výstrahy E-3 Sentry 22. září 1995. Oba motory na levé straně během vzletu nasály bernešky velké a vysadily. Letoun se zřítil nedaleko od základny AFB Elmendorf. Zahynulo všech 24 lidí na palubě.

Došlo i na kosmické lodě. Raketoplán OV-103 Discovery se dne 26. července 2005 při startu na misi STS-114 srazil v úvodní fázi s velkým ptákem, pravděpodobně kondorem. Ke kolizi došlo po 2,5 sekundy, při malé rychlosti. Náraz naštěstí směřoval do přídavné nádrže a nedošlo k poškození raketoplánu. Ve vzduchu viselo memento, protože to byl první let po téměř dvou a půl letech od tragédie OV-102 Columbia.

Srážka s ptáky může poslat k zemi i vrtulník, jak dokládá například nehoda S-76 ze 4. ledna 2009. Do čelního skla vrtulníku narazila káně rudochvostá. Tělo ptáka s rozpětím přes jeden metr prošlo do kokpitu, náraz aktivoval hašení a přerušil dodávku paliva do obou motorů. Vrtulník se po ztrátě tahu zřítil a zahynulo osm lidí na palubě. Devátý byl těžce zraněn.

Statistika nuda je…

Podle Wildlife hazard management manual, vydaného Federálním úřadem pro letectví FAA (Federal Aviation Administration) v roce 2005, došlo od jeho založení v roce 1968 jen v USA po srážce s ptáky ke zničení 122 civilních letadel a ztrátě 255 životů. Ozbrojené síly Spojených států přišly ze stejného důvodu o 333 letadel a 150 letců.

Byla zpracována podrobná statistika za období 1990 až 2003, ze které vyplývá, že k 51 procentům srážek v USA dojde od července do října. Nejklidnějšími měsíci jsou leden a únor. Nejhorším je září. Nejnebezpečnějšími ptáky jsou rackové, kteří mají na svědomí 25 procent všech srážek, následují holubi se 14 procenty, dravci s 12 procenty, vodní ptáci a kosi/špačci po 10 procentech. Všechny ostatní známé druhy se dělí o zbylých 29 procent.

Abychom se bavili v absolutních číslech, za sledované období došlo k víc než 51 tisícům srážek s ptáky. V jiných oblastech může být skladba druhů jiná. V Kanadě jsou největšími „škůdci“ bernešky velké, což je mohutný pták s hmotností čtyři až pět kilogramů.

Jak jsme zmínili, problémem nejsou jen ptáci. Během pojíždění, vzletu a přistání dochází ke kolizím letadel i s jinými zvířaty. Četnost je sice mnohem nižší než u ptáků, „jen“ 1 272 případů za stejné období, ale rizika a škody nejsou rozhodně zanedbatelné. Například srážka s jelencem běloocasým dokázala na přistávající DC-9 utrhnout vzpěru přední podvozkové nohy, která se sklopila dozadu a došlo ke kontaktu přídě s ranvejí.

Z uvedeného počtu tvoří kolem 50 procent sudokopytníci, převážně srnčí zvěř, 25 procent šelmy, především kojoti a lišky, a zbytek všichni ostatní savci. Ale jsou známé i případy, kdy na Floridě letadlu zkřížil cestu aligátor. Vše závisí na konkrétní lokalitě. Ve Velké Británii jsou primárním problémem zajíci pobíhající v areálu letiště, sekundárním kočky a sovy, které je loví.

Ke srážkám s ptáky (v noci i s netopýry) dochází nejčastěji při vzletu, přistání a v malých výškách. Tedy v době, kdy je letadlo „nejzranitelnější“, protože nemá žádnou zálohu výšky ani rychlosti. Tyto srážky tvoří až 90 procent všech případů. Nejnebezpečnější fází letu je přiblížení na přistání, kdy došlo ke srážkám v 38 procentech případů (přes 15 000), rozběh a stoupání se podílejí shodně po 20 procentech (kolem 7 500 případů) a doběh po dosednutí v 16 procentech (zhruba 6 500 případů). Ke 41 procentům srážek dojde na zemi, k 19 procentům do výšky 30 metrů, ke 13 procentům do výšky 150 metrů a dalším 19 procentům do výšky 1 000 metrů. Jen osm procent srážek se odehraje ve výškách nad 1 000 metrů.

To ovšem zdaleka neznamená, že by byla letadla ve větších výškách v absolutním bezpečí. Existují druhy ptáků, o kterých se ví, že se vyskytují v určitých oblastech ve velkých výškách a je potřeba se mít na pozoru. Například husy tibetské, migrující z Indie do Mongolska, přelétají přes Himálaj ve výškách šest až devět tisíc metrů. Absolutním rekordmanem je sup krahujový, který se srazil s letadlem nad Pobřežím slonoviny ve výšce 11 300 metrů. Letounu vysadil jeden z motorů, ale piloti zvládli nouzově přistát na letišti Abidjan bez toho, aby došlo k ohrožení životů cestujících.

Co to provede s letadlem

Při srážce (jakékoli) má zásadní vliv na následky rychlost střetu. Kinetická energie roste s druhou mocninou rychlosti. Z toho vyplývá, že dvakrát těžší zvíře (nebo věc) má kinetickou energii „jen“ dvojnásobnou, ale když se stejně velký objekt srazí s letadlem, které poletí pětkrát rychleji, což je například rozdíl mezi sportovním a dopravním letadlem, jeho kinetická energie bude 25krát větší. Totéž platí i pro úlomky vrtule a oběžných kol proudového motoru, ale k tomu se dostaneme.

Účinky srážky s ptáky na letadlo se měnily v průběhu doby. Se vzrůstající rychlostí stoupaly požadavky na celkovou pevnost draku. V leteckém „pravěku“, kdy měla letadla dřevěnou kostru potaženou plátnem, vyztuženou výpletem z ocelových lanek, mohla znamenat srážka s ptákem fatální narušení pevnosti draku, se zborcením výztuh křídel a následným zřícením stroje. V dobách letounů s celokovovými kostrami a smíšeným potahem, což je zhruba od meziválečného období, již byl tento scénář mnohem méně pravděpodobný.

Zavedením celokovových letounů těsně před druhou světovou válkou se pravděpodobnost rozsáhlých poškození draku letadla, jejichž důsledkem by bylo jeho zřícení, limitně blíží nule. Většina nárazů do trupu, náběžných hran křídel a ocasních ploch končí větším či menším poškozením potahu. Nejčastěji poškozenou částí avioniky je meteorologický radar, který je pod příďovým radomem první na ráně a laminátový kryt, nutný kvůli průchodu RL paprsku, není žádný „pancíř“.

Přesně opačný trend proběhl vývoji motorů. Pístové motory byly hlučné a letadla pomalá, takže „zvuková bublina“ měla přibližně tvar koule, hluk byl dostatečně intenzivní na to, aby ptáky včas varoval a dokázali se rachotícímu „vetřelci“ vyhnout. Navíc, letouny měly vrtuli poháněnou zcela uzavřeným pístovým motorem, takže případnou srážku odnesla jen vrtule. Ta se točila poměrně pomalu, jen v řádu 1 000–3 000 ot/min, takže ptáka usmrtila a zbytky těla vrhla relativně malou rychlostí proti draku letadla.

U jednomotorových letadel odmrštila vrtule zbytky ptáka proti kokpitu. U vícemotorových skončilo torzo těla z části mezi žebry válců, případně chladiče motoru. Statisticky se nárazy ptáků do vrtule v letech 1990 až 2003 podílely na celkovém počtu jen asi ve třech procentech z celkového počtu kolizí a k poškození vrtule došlo jen ve 150 případech.

Zcela jiná situace nastala s příchodem proudových motorů. Letadla výrazně zrychlila a hluk proudových motorů se šíří hlavně za letadlem. Ptáci nedostávají žádné varování, a i kdyby, tak by se při vysoké vzájemné sbližovací rychlosti stejně nedokázali včas vyhnout. Problémem proudových motorů je, že jsou otevřené, mají vysoké otáčky v řádu 10 000–30 000 ot/min a pracují s vysokými teplotami, takže konstrukční materiály jsou extrémně namáhané. Navíc mají proudové motory obrovskou spotřebu vzduchu, fungují prakticky jako „vysavač“ a jsou schopné nasát ptáka, který by vrtulové letadlo minul.

V případě nasátí ptáka měly drobnou „výhodu“ starší proudové motory s radiálním (odstředivým) kompresorem. Na vstupu druhého (někdy i prvního) stupně kompresoru mívaly síť, takže ten většinou „přežil“. Navíc měly vzduchové kanály poměrně složitě tvarované, zvláště pokud měl motor trubkové spalovací komory, takže byla šance, že se „cizí předměty“ někde „zachytí“ a nezničí při průchodu motorem i turbínu.

Proudové vysavače

Z tohoto hlediska na tom byly nejhůř jednoproudové motory s axiálním (osovým) kompresorem a prstencovou spalovací komorou. Ty tvoří „rouru“, kterou přímým směrem prochází vzduch a výtokové plyny. Jakýkoli mechanický defekt jádra motoru, tedy kompresoru, spalovací komory a turbíny způsobí kaskádovité selhání a „motor zničí sám sebe“.

Stručně řečeno, pokud dojde k odlomení části lopatky kompresoru, lhostejno zda z důvodu únavy materiálu nebo po nasátí cizího předmětu, trosky projdou celým motorem a způsobí „vylámání“ dalších částí za sebou. Počet „trosek“ lavinovitě roste a s nimi i míra destrukce motoru. Záleží na velikosti a pevnosti prvotního úlomku, ale není problém, aby odlomení jedné lopatky způsobilo rozsáhlé nebo úplné zničení motoru.

Jediným pozitivem je, že proudový motor je poměrně tolerantní na poškození, takže i se značně „vymletým jádrem“ dává nějaký tah. Dnešní dvouproudové motory s vysokým obtokovým poměrem mají výhodu v tom, že větší objem vzduchu (5- až 12krát) „proteče“ nízkotlakým dmychadlem kolem jádra motoru, takže pravděpodobnost úplného zničení pohonné jednotky výrazně klesla.

Pro porovnání s vrtulovými letouny, nasátí zvěře proudovými motory na zemi i ve vzduchu tvoří za stejné období 16 procent (7 500) všech případů. O zvěři píšeme záměrně, protože proudový motor zavěšený pod křídlem nebo u stíhacích letadel pod trupem dokáže nasát zajíce nebo lišku. V tomto směru na tom jsou lépe letouny s motory na zádi. Mnohem horší je, že u proudových motorů se nasátí zvěře podílí na poškození motoru v 33 procentech (2 600) případů.

Naštěstí velká letadla s více motory mají značnou zálohu bezpečnosti konstrukce. Výhodou je samozřejmě vícemotorová koncepce, ideálně čtyřmotorová. Je málo pravděpodobné, že by došlo k totálnímu vyřazení všech čtyř motorů najednou. Ztráta jednoho motoru prakticky nic neznamená, při ztrátě dvou motorů je stroj většinou (podle celkové hmotnosti, teploty a nadmořské výšky) schopen pokračovat ve stoupavém letu. U dvoumotorové koncepce znamená ztráta jednoho motoru 50procentní ztrátu tahu, ztráta dvou motorů dělá z dopravního letadla kluzák.

Pro představu o vývoji: v roce 1969 létalo v USA 2 100 dopravních letadel, z toho přes 75 procent mělo víc než tři motory, v roce 1998 se flotila rozrostla na 5 400 strojů, většina s proudovými motory, ale víc než tři měla jen necelá třetina. V roce 2008 bylo registrováno kolem 7 000 dopravních letadel, ale tři a víc motorů nemělo ani 10 procent z tohoto počtu. Důvodem jsou pochopitelně peníze a v poslední době i zelená politika.

Následky srážky s ptáky značně ovlivňuje i koncepce letadla. Například stíhací letouny generace s centrálním přívodem vzduchu (F-86 Sabre až F-100 Super Sabre, MiG-15 až MiG-21, EE Lightning a další) měly výrazně menší počet zrušených motorů po kolizi s ptáky než letouny s bočními vstupy vzduchu (F-4 Phantom II, MiG-23, Mirage III, J-37 Viggen). Pokud pták minul příď s relativně malým centrálním otvorem, poškodil jen drak, zatímco ve druhém případě, když pták zasáhl trup, torzo jeho těla „nasál“ jeden nebo druhý vstupní otvor, a většinou bylo po motoru. „Cílová plocha“ byla zhruba 3- až 4krát větší a s ní i počet zničených motorů.

Nejslabší článek

Nejzranitelnější „částí“ celého systému je pilot. Jak dopadne při srážce s ptáky, opět záleží na mnoha faktorech. Že v počátcích letectví docházelo k napadání pilotů v otevřených kokpitech, jsme zmínili. Tento problém pominul, jakmile letouny začaly dosahovat rychlosti přes 160 km/h, což bylo ve druhé polovině prvního světového konfliktu. Na druhou stranu se zhoršily následky srážek s ptáky (viz účinek rychlosti). Dnes by se do podobných problémů mohli dostat jen piloti motorových rogal, paraglidů a některých ultralehkých letadel nad řídce obydlenými oblastmi.

Mezi válkami dosahovaly stíhací letouny (I-153, CR.42, B-534, Hawker Fury) rychlosti přes 400 km/h a piloti stále seděli v otevřených kokpitech, chráněni jen větrným štítkem, koženou kuklou a brýlemi na očích. Jistou „ochranu“ pilota představovala točící se vrtule, která opeřence „nakouskovala“. Nicméně dostat při takové rychlosti zbytky ptáka do obličeje je nechutný zážitek, o který rozhodně nestojíte. Nehledě na fakt, že v případě větších ptáků mohly být i vrtulí „naporcované“ kusy dost velké na to, aby pilot utrpěl zranění v obličeji, na hlavě, případně skončil v bezvědomí.

Piloti dopravních letadel na tom byli lépe, protože si již od třicátých let užívali „komfortu“ uzavřeného kokpitu. Zasklení však nebylo nerozbitné a při srážce s větším opeřencem dostali piloti do obličeje nejen „mrtvolou“ ptáka, ale navíc úlomky čelního (plexi)skla.

Z hlediska pilota byly v tomto ohledu nejbezpečnější stíhací letouny v období čtyřicátých až sedmdesátých let, které měly čelní štítek tvořený bytelným rámem s neprůstřelným sklem, které náraz ptáka bez problémů přežilo. Slabinou bylo jen boční zasklení z obyčejného plexiskla. Později používané „bublinové“ překryty z polykarbonátu zajišťují dokonalý výhled, jsou pevné, ale stoprocentní ochranou rozhodně nejsou (viz fotogalerie). U moderních dopravních letadel jsou čelní skla konstruovaná tak, aby vydržela srážku s ptákem do hmotnosti 4 lb (1,8 kg).

Co s tím můžeme dělat?

Následkům srážek s ptáky se dá předcházet již konstrukcí motorů a draku letadla. Na základě předpisu Evropské agentury pro leteckou bezpečnost EASA (European Union Aviation Safety Agency) musí být proudové letouny konstrukčně navržené tak, aby po nárazu ptáka s hmotností 4 lb (1,8 kg) do kterékoli části draku, včetně zasklení kokpitu a řídicích ploch, dokázaly pokračovat v letu a bezpečně přistát. Předpis FAA vyžaduje odolnost ocasní části letadla (jinými slovy zachování řiditelnosti) proti nárazu ptáka s hmotností 8 lb (3,6 kg). Pro představu káně lesní má hmotnost do 1,4 kg, volavka popelavá do 2 kg, výr velký nebo čáp bílý kolem 4 kg.

Motory letadla musí vydržet nasátí 4 lb (1,8 kg) ptáka bez toho, že by došlo k požáru nebo destrukci pláště. Motor nemusí nasátí ptáka „přežít“, ale musí se dát bezpečně vypnout, bez rizika vzniku požáru, dalších komplikací a řetězení problémů. V tomto případě se testuje jen motor, nikoli celé letadlo, aby mohli výrobci nabízet certifikované pohonné jednotky.

Problém nastává, pokud letadlo vletí do hejna ptáků. Pro příklady nemusíme chodit daleko – „Hudsonský zázrak“ kapitána Chelseyho „Sully“ Sullenbergera, který v lednu 2009 posadil A320-214 let US Airways 1549 na řeku Hudson, mají mnozí v živé paměti. Méně lidí zná podobný případ Ural Airlines let 178 ze srpna 2019, který skončil ze stejného důvodu v kukuřičném poli. Z 233 lidí na palubě utrpělo 74 lehká zranění, ale všichni přežili.

Letadla se samozřejmě před udělením certifikátů fyzicky testují. Výrobce musí vyčlenit jeden drak na „lámací“ a „ostřelovací“ testy. Zkoušky se provádějí na speciálním simulátoru nárazu ptáka, kterému všichni říkají „chicken gun“, přestože kuřata z hypermarketu se k testům již dávno nepoužívají. Dnes se stlačeným vzduchem vystřelují certifikované testovací projektily z armované balistické želatiny. Výhodou je, že na rozdíl od mražených kuřat jsou vlastnosti všech „střel“ shodné. Přestože se dnes provádí velká část simulací na počítačích, fyzické testy nikoho neminou. Je to drahé, ale nutné. Škody způsobené srážkou dopravních letadel s ptáky se v celosvětovém měřítku odhadují na 1,2 miliardy dolarů ročně. Bez testů by byly následky mnohem horší.